Sun Wei-Ping

A numerical simulation has been performed of a high-velocity hydrogen plasma arc flow in a low power arcjet including a finite-rate chemical kinetic model. Electrons, ions, molecules and atoms are treated as separate species in the plasma mixture. Modelling results are found to compare favourably with available experimental data for the arcjet thrusters. It is shown that the plasma is far from thermodynamic equilibrium in the entire arc expansion process through a nozzle. Significant temperature discrepancies between electrons and heavy species are found in the cooler outer region. The degree of ionization and dissociation usually lags behind the values that would correspond to the rising or decreasing electron temperature.